Fis 140 - Relatividad

RELATIVIDAD
La teoría de la relatividad incluye dos teorías (la de la relatividad especial y la de
la relatividad general) formuladas por Albert Einstein a principios del siglo XX.
Ambas teorías pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la
mecánica newtoneana y el electromagnetismo.



Teoría de la relatividad especial o restringida: Permite estudiar fenómenos
desdedistintos sistemas de referencia inerciales que se mueven con
velocidad constante unos con respecto a otros. Se basa en la constancia de
la velocidad de la luz. Constituye una generalización de la mecánica
newtoneana.



Teoría de la relatividad general: Trata con sistemas de referencia
acelerados (no inerciales) y su relación con los campos gravitacionales.

RELATIVIDAD ESPECIAL
PRINCIPIODE RELATIVIDAD DE GALILEO

Encerraos con un amigo en la cabina principal bajo la cubierta de
un barco grande, y llevad con vosotros moscas, mariposas, y otros
pequeños animales voladores... colgad una botella que se vacíe gota
a gota en un amplio recipiente colocado por debajo de la misma...
haced que el barco vaya con la velocidad que queráis, siempre que
el movimiento sea uniforme y nohaya fluctuaciones en un
sentido u otro.... Las gotas caerán... en el recipiente inferior sin
desviarse a la popa, aunque el barco haya avanzado mientras las
gotas están en el aire... las mariposas y las moscas seguirán su
vuelo por igual hacia cada lado, y no sucederá que se concentren
en la popa, como si se cansaran de seguir el curso del barco...

Galileo Galilei

No puede detectarse elmovimiento absoluto
(para sistemas mecánicos)
Todos los sistemas de referencia que se mueven con velocidad constante respecto a un
sistema de referencia inercial (*) son también sistemas de referencia inerciales.

Dos sistemas de referencia en movimiento relativo de traslación rectilínea uniforme son
equivalentes desde el punto de vista mecánico; es decir, los experimentos mecánicos sedesarrollan de igual manera en ambos, y las leyes de la mecánica son las mismas.

Principio de
relatividad Galileana:

Las leyes de la mecánica deben ser las mismas en todos
los marcos de referencia inerciales.

(*) Sistema de referencia inercial:

Sistema de referencia en el que son válidas las
leyes de Newton.

Transformaciones espacio – tiempo galileanas:

S

S’
v

z’

z
xO

y

P

vt
O’
x’

x

x  x' vt ,
y  y',
z  z',
t  t ',

x '  x  vt
y'  y
z'  z
t' t

y’

Los orígenes de los
sistemas coinciden en
t=0.
El tiempo es igual en
ambos sistemas. Todos
los relojes funcionan al
mismo ritmo sin importar
su velocidad.

dx' dx
 v
dt ' dt
u' x  u x  v

Evento: algún fenómeno físico.

Comentarios generales:


Elintervalo de tiempo entre dos eventos debe ser el mismo para ambos
observadores. Aunque esta suposición pueda ser obvia, no es válida para
objetos que se mueven con velocidad cercana a la luz.



En la teoría de Galileo las longitudes y tiempos no son afectados por el cambio
en la velocidad.



Las transformaciones d Galileo son consistentes con las observaciones
experimentales siempreque: v  c.

PRINCIPIOS DE LA RELATIVIDAD DE EINSTEIN
1. El principio de la relatividad: Todas las leyes de la física son las mismas en todos los
marcos de referencia inerciales (generalización de la relatividad newtoneana).
2. La constancia de la velocidad de la luz: La velocidad de la luz en el vacío tiene el
mismo valor c= 3 x 108 m/s, en todos los marcos inerciales, independientementede
la velocidad del observador o de la velocidad de la fuente que emite la luz.
No existe un marco de referencia inercial
privilegiado
(Es imposible detectar el movimiento absoluto).

Relatividad galileana vs. constancia de la velocidad de la luz

1. Las leyes de la electricidad y el magnetismo no son las mismas en todos los marcos
inerciales, o
2. La ecuación de transformación de...